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4 – TRAÇADO EM PLANTA 4.1 – Curvas de Concordância Horizontal O traçado de uma rodovia é constituído por trechos retos, denominados tangentes, e por trechos curvos, denominados curvas horizontais. Uma forma de definir o traçado de uma rodovia é acomodar as retas no terreno em função da topografia e demais obstáculos existentes e depois concordá-las por meio de curvas. Outra forma é localizar os pontos obrigados e colocar as curvas nesses pontos e depois ligá-los com retas tangentes. Pode-se dizer que o traçado de uma rodovia é formado por retas concordadas entre si por curvas horizontais, ao mesmo tempo em que, existem normas de projeto que definem o traçado como sendo uma seqüência de curvas ligadas entre si por trechos retos. Os segmentos retos ficam adjacentes a uma curva de concordância, necessária para proporcionar gradual modificação de direção dos veículos Reduzir o número de curvas não é tão importante quanto ter curvas com raios grandes. Pode-se fazer a concordância das tangentes de três formas: 1 – curva circular simples: constituída de um só arco de círculo 2 – curva circular composta: neste caso a concordância é feita por dois ou mais arcos de círculo sucessivos de raios diferentes. 3 – curva com transição: emprega-se uma curva de raio variável intercalada entre as tangentes e o arco de uma curva circular que passará a ocupar uma posição central na concordância. 4.1.1 – Curvas Horizontais Circulares Consiste na união de dois alinhamentos retos, em planta, por meio de um único arco de curva circular. É a maneira mais simples de se proceder a concordância de dois alinhamentos retos, no que se refere ao cálculo e à locação da curva. As normas para os projetos de estradas de rodagem admitem o emprego da curva circular simples nos seguintes casos: a) Estradas de Classe 0 e I: quando R > 600 m b) Estradas de Classe II e III: quando R > 440 m PI Δ te E PC D PT c AC R O PI – ponto de interseção das tangentes PC – ponto de curva (início da curva) PT – ponto de tangência (fim da curva) AC – ângulo central da curva Δ - deflexão entre as tangentes = AC, pois se trata de ângulos com os lados respectivamente perpendiculares. R – raio D – desenvolvimento = comprimento do arco O – centro da curva te – tangente externa E - afastamento c – corda máxima ou grande corda G – grau da curva. É o ângulo central correspondente a um arco de 20m dpm – deflexão por metro. É a deflexão correspondente à corda ou ao arco de um metro Podemos classificar os elementos acima em independentes e dependentes Elementos independentes: Δ e R. Os elementos independentes são aqueles que definem a concordância e são da livre escolha do projetista. Este adota o valor da deflexão Δ e depois escolhe o valor do raio R. Entretanto, os valores de Δ e R apresentam uma relação de dependência entre si, pois, em geral, quanto menor o valor da deflexão maior deve ser o valor do raio escolhido. Em uma região plana, por exemplo, tem-se, em geral, a possibilidade de se lançar longos alinhamentos retos com pequenos ângulos de deflexão entre eles, os quais serão concordados com curvas circulares de grande raio. Por outro lado, em uma região montanhosa, os obstáculos oferecidos pelo relevo obrigam o projetista a contornar os espigões, lançando mão de alinhamentos retos mais curtos, maiores ângulos de deflexão e menores raios para as curvas de concordância. Tabela 4.1 – Raios mínimos de curvatura horizontal Velocidade diretriz (km/h) Raios mínimos para superelevação máxima (m) Coeficiente de atrito f 6% 8% 10% 12% 40 56 51 44 43 0,165 50 90 83 76 71 0,158 60 134 122 113 104 0,152 70 187 171 157 145 0,146 80 252 229 210 194 0,140 90 326 295 270 249 0,133 100 421 380 347 319 0,127 110 526 474 431 395 0,121 120 653 582 527 483 0,115 O engenheiro deverá ter em mente que: 1 – adotar os valores mínimos de raio de curvatura e máximos de rampa proporciona facilidade de construção, diminuindo o movimento de terra. Porém, essa solução impõe, posteriormente, restrições ao tráfego, além de maiores despesas de conservação. 2 – adotar valores mais amplos de raios de curvatura e rampas mais suaves provoca maior movimento de terra, mas dá à estrada melhores condições técnicas, propiciando mais facilidades aos usuários e à conservação. Para início da pesquisa do raio de uma curva, pode-se lançar mão de diversos valores para o raio, sempre procurando o mais amplo cabível para o caso. Para situações que exigem uma escolha em uma faixa de valores próxima do raio mínimo, deve-se tentar, pelo menos, encaixar um raio de curvatura de 1,5 a 2 vezes esse raio mínimo. Só se deve utilizar o raio mínimo, em caso de absoluta necessidade, pois esse raio mínimo representa uma solução limite entre infinitas soluções. Elementos dependentes: te, D, G e dpm. São aqueles cujos valores ficarão determinados após a fixação dos elementos Δ e R. _G_ = _360_ → G = 360 . 20 → G = _1145,9156_ 20 2πR 2πR R _te_ = tg _AC_ → te = R x tg _AC_ R 2 2 E = R ( sec _AC_ -1 ) 2 __D__ = _AC_ → D = (AC)rad x R → D = AC x _π_ x R 2πR 360 180 Cálculo do estaqueamento: consiste na determinação das estacas dos pontos notáveis da diretriz (PC e PT) das diversas curvas ao longo do traçado. FIGURA 4.2 – Pontos notáveis da Curva Circular Simples T1 = O – PI1 T2 = PI1 – PI2 T3 = PI2 – PI3 T4 = PI3 – PI4 Como o estaqueamento de projeto é de 20 em 20m, podemos calcular: Estaca PC1 = _T1 – t1_ 20 Estaca PT1 = Estaca PC1 + _D1_ 20 Estaca PC2 = Estaca PT1 + _T2 – (t1 +t2)_ 20 Estaca PT2 = Estaca PC2 + _D2_ 20 Estaca PC3 = Estaca PT2 + _T3 – (t2 + t3)_ 20 Estaca PT3 = Estaca PC3 + _D3_ 20 Estaca PC4 = Estaca PT3 + _T4 – (t3 + t4)_ 20 Locação das curvas horizontais circulares: Escolhido o projeto, é a locação que define a posição da estrada no campo. Independentemente do processo utilizado, inicialmente são locados os PIs, verificados os ângulos de deflexão das tangentes e, posteriormente, locadas as curvas e os demais elementos geométricos. I α1 d1 A B R _G_ = _α1_ → α1 = _G x L1_ 20 L1 20 Sendo AO perpendicular a IA e o triângulo AIB isósceles, temos: d1 = _α1_ → d1 = _G x L1_ 2 40 d2 = _α2_ → d2 = _G x L2_ 2 40 A deflexão é proporcional ao comprimento do arco e a constante G/40 é a deflexão para locar um arco de 1 metro de comprimento. Portanto, a deflexão paralocar um arco de comprimento L será: d = L x _G_ 40 Para locar as demais estacas inteiras basta somar ao valor da deflexão inicial d1 valores de G/2 sucessivamente. Como geralmente os raios são grandes em relação à distância entre as estacas locadas, os arcos podem ser confundidos com suas cordas sem a introdução de erro significativo, o que permite que a locação seja feita por meio de uma seqüência de cordas de comprimento L. Tabela 4.2 – Planilha de locação de curva circular Estaca Distância Corda Deflexão (NPC) + fPC 0 0 0 (NPC + 1) + 0,00 20 - fPC 20 - fPC d1 (NPC + 2) + 0,00 40 - fPC 20 d1 + G/2 (NPT) + fPT D fPT AC/2 Deflexão no ponto PT = AC/2 NPC – número de estacas inteiras fPC – fração da estaca da1 = ds1 = (20 – fPC) . � �� ds2 = 20 . � �� = � � da2 = ds1 + ds2 = (20 – fPC) . � �� + � � = da1 + � � da3 = da2 + � � dan-1 = dan-2 + � � dan = daPT = dan-1 + fPT . � �� = �� � Considerando-se uma precisão de 0,5 cm, a corda de 20m coincide com o arco para raios maiores que 258,20m; cordas de 10m coincidem com o arco para raios maiores que 91,28m e cordas de 5m, para raios maiores que 32,26m. O manual de implantação básica do antigo DNER recomenda o uso de cordas de 10m para raios inferiores a 300m e corda de 5m para raios inferiores a 100m. Referências Bibliográficas: SENÇO, Wlastermiler de. Manual de técnicas de projetos rodoviários: principais técnicas de projetos. São Paulo: Editora Pini, 2008. 758 p. ISBN: 9788572661973. ANTAS, Paulo Mendes et al. Estradas: Projeto Geométrico e de Terraplenagem. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2010. PIMENTA, Carlos R.T.; OLIVEIRA, Márcio P. Projeto geométrico de rodovias. São Carlos: Rima Editora, 2004. 198p. ISBN: 85-86552-91-7 PONTES FILHO, Glauco Júnior. Estradas de rodagem: projeto geométrico. São Carlos: Bidim, 1998. 432 p.